Hot Corrosion Studies of Cold Spray Ni-50Cr Coating on Boiler Steels

Hot Corrosion Studies of Cold Spray Ni-50Cr Coating on Boiler Steels

Energy Dispersive X-Ray Fluorescence

EDXRF

Piezoelectric Ceramics

Piezo Ceramics

KARAKTERISASI DAN ANALISA PERPATAHAN MEDIUM CARBON STEEL DENGAN MENGGUNAKAN SEM DAN OES

Tugas Karmat + Lab 2

Pitting Corrosion & Inhibition on SS 316

Definisi

Pitting corrosion merupakan jenis korosi logam yang terlokalisasi dan  berpenetrasi ke bagian dalam logam dengan sudut 90^o terhadap permukaan logam. Pitting corrosion disebut juga korosi sumur karena pada permukaan logam hanya berupa lubang, tetapi memanjang dan melebar ke bagian dalam logam. Pitting corrosion lebih berbahaya daripada uniform corrosion karena kecepatannya 10 – 100 kali lebih besar. 

Lingkungan/Pemicu

Pitting corrosion disebabkan oleh  lingkungan (kimia) yang mengandung ion “agressive” seperti klorida, bromida, iodida, fluorida dan sulfat yang menyebabkan  kerusakan secara mekanik atau kimia pada lapisan oksida pasif. Terkelupasnya sedikit lapisan pasif rentan terhadap serangan korosi, serta lingkungan lembab dan adanya ketidakseragaman di permukaan logam, seperti goresan atau crack, juga dapat menjadi pemicu terjadinya pitting corrosion. 

Mekanisme

Mekanisme terjadinya pitting corrosion terdiri dari beberapa tahapan, yaitu :

—  Film breakdown :

Lapisan oksida pasif pada permukaan logam mengalami kerusakan akibat serangan ion Cl^- atau secara mekanik.

—  Pit initiation

Pitting mulai terbentuk ketika potensial pitting (E_pit) kritikal. Pembentukan awal inisiasi tidak dapat diketahui dengan jelas karena kecepatan bervariasi tergantung kepada migrasi “corrodent” ke dalam dan keluar pit. Kerusakan menyebabkan lapisan menjadi 2 fasa, yaitu : lapisan dekat logam fasa kristalin dan lapisan dekat larutan fasa campuran ion logam dan ion hidroksida.

·         Pit growth

Pada tahapan ini, pada bagian pit akan terjadi reaksi oksidasi (pelarutan) logam.

Fe = Fe²⁺ + 2e^- (dissolution of iron)

Lalu elektron yang dihasilkan akan ditransfer menuju lapisan pasif (katodik) agar terjadi reaksi katodik.

O₂ + 2H₂O + 4e^- -> 4(OH^-)

 

Dengan adanya lapisan pasif diluar pit, logam yang terlarut tidak dapat menyebar melewati permukaan.

Muatan positif di dalam pit ion negatif, biasanya ion klorida. Reaksi autokatalitik pada pit dimulai dan berlanjut :

FeCl₂ + 2H₂O = Fe(OH)₂ + 2 HCl

Pada pitting corrosion, reaksi autokatalitik terjadi → pH ↓, konsentrasi ion klorida ↑ di dalam pit.

 Gambar 1. Ilustrasi terjadinya pitting corrosion pada stainless steel

Pencegahan

Pitting korosi dapat terjadi pada stainless steel 316. Pencegahan akan terjadinyakorosi pitting dapat dilakukan dengan berbagai cara. Salah satu cara pencegahan berdasarkan penelitian, pitting korosi pada SS 316 dapat dihambat dengan penambahan oksida anion (sebagai inhibitor), seperti NO₃^-, WO₄^2-, Cr₂O₇^2-, MoO₄^2-, ke dalam larutan. Penelitian dilakukan dengan menggunakan larutan 30% H₃PO₄ yang mengandung 15000 ppm NaCl. Penelitian diamati dengan menggunakan teknik polarisasi potensiodinamik dan potensiostatik. Hasil menunjukkan bahwa hampir semua aditif meningkatkan ketahanan korosi dari paduan. Ketahanan korosi dan serangan pitting tergantung pada jenis dan konsentrasi dari aditif tersebut.

 Gambar 2. Kurva polarisasi pengaruh penambahan oksida anion (NO₃^-). Penambahan oksida anion lainnya akan menghasilkan kurva yang serupa

Ø  Mekanisme Inhibitor

Efek inhibitor pada korosi pitting, pada dasarnya terdapat dua mekanisme :

a)      Kompetisi adsorbsi antara inhibitor dan ion agresif, dimana adsorbsi ion inhibitor ke lapisan protektif lebih dominan.

b)      Bergabungnya molekul atau ion inhibitor ke lapisan pasif, untuk meningkatkan kestabilan terhadap serangan ion agresif.

Nitrate (NO₃^-)

Efek penambahan ion NO₃^- ke dalam larutan klorida pada kondisi asam meningkatkan ketahanan korosi pitting karena lapisan adsorbsi nitrogen pada lapisan oksida menghalangi adsorbsi ion klorida. Kemampuan adsorbsi nitrat sangat kuat.

Dichromate (Cr₂O₇^2-)

Pengukuran potensiodinamik Cr₂O₇^2- mengilustrasikan bahwa kemampuan proteksi SS 316 terhadap korosi akan optimal ketika konsentrasinya ~5700 ppm di dalam larutan. Ion Cr₂O₇^2- dapat teradsobsi dan  bergabung sebagai Cr₂O₃ untuk menghambat perkembangan pitting dan memperbaiki lapisan pasif.

Tungstate (WO₄^2-)

Pada larutan asam, tungsten kemungkinan menuju lapisan pasif oleh karena interaksi dengan air dan membentuk WO₃ yang tidak larut.

Molibdate (MoO₄^2-)

Berdasarkan pengukuran potensiodinamik mengilsustrasikan bahwa kemampuan proteksi optimal jika konsentrasi MoO₄^2- 5800 ppm.

Contoh

Gambar 3. SEM of the surface of 316L SS anode after potentiodynamically treated in 30% H₃PO₃ 15000 ppm NaCl.

Referensi

1.      Jones, Denny. Principles and Prevention of Corrosion. 1992. Macmillan Publishing Company : USA

2.      H. A. El Dahlan. Pitting Corrosion inhibition of 316 stainless steel in phosphoric acid chloride solution ; Part 1 Potentiodynamic and potentiostatic polarization studies.

3.      www.substech.com

Teknik Metalurgi dan Material "Peminatan Korosi"

Perkenalkan nama saya adalah Vicky Indrafusa. Saya adalah mahasiswa Fast Track dari jurusan Teknik Metalurgi dan Material FTUI. Peminatan yang saya ambil pada jenjang Magister adalah Korosi. Saya memilih peminatan Korosi karena permasalahan korosi sering kali ditemukan pada industri Oil dan Gas. Permasalahan korosi juga menjadi pengeluaran terbesar pada industri Oil dan Gas. Permasalahan korosi pasti terjadi pada setiap material, hingga muncul ungkapan “Corrosion Never Sleep”. Dengan mengambil peminatan korosi, saya berharap bisa sedikit menguasai ilmu Korosi, sehingga dapat sedikit membantu mengatasi permasalahan korosi pada industri Oil dan Gas di Indonesia.

Pada posting pertama kali ini, saya akan terlebih dahulu menjelaskan mengenai perkuliahan Magister pada Teknik Metalurgi dan Material FTUI sebagai tempat saya menimba ilmu. Teknik Metalurgi dan Material merupakan suatu disiplin ilmu yang mempelajari mengenai proses produksi, karakterisasi, pemilihan dan disain material teknik (engineering materials). Secara fungsional, peran seorang magister teknik antara lain mendisain material baru/modifikasi, mengembangan proses manufaktur baru/modifikasi, seleksi material, karakterisasi struktur dan sifat material dan menganalisis bila terjadi kegagalan dalam penggunaannya. Pendidikan magister program studi Teknik Metalurgi dan Material bertujuan untuk menghasilkan Magister Teknik (MT) yang memiliki kemampuan dalam menentukan dan merekayasa, memproses pembuatan dan mengendalikan sifat-sifat material logam maupun non logam. Selain itu lulusan Program Studi Teknik Metalurgi dan Material FTUI juga memiliki kemampuan untuk melakukan analisis kegagalan material akibat penggunaanya.

Pada peminatan korosi ada beberapa mata kuliah yang menjadi mata kuliah keahlian bidang korosi, beberapa diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Prinsip Korosi

Konsep elektrokimia: dasar dan aplikasinya, definisi korosi, bentuk korosi, cost of corrosion, konsep elektrikal yang relevan dengan korosi, konsep kimia dan elektrokimia yang relevan, prediksi kecenderungan korosi secara termodinamika, elektrolit, kinetika korosi, over-potential (polarisasi), pasivasi, pengukuran kecepatan korosi, aspek metalurgi, bentuk-bentuk korosi, dan teori potensial gabungan, pengujian korosi (metoda kupon kehilangan berat, elektrokimia).

2. Proteksi Korosi

Teori dasar proteksi katodik, kriteria proteksi, sistem katodik proteksi dengan anoda korban, sifat material anoda korban dan pemilihannya, aplikasi proteksi katodik anoda korban, sistem proteksi katodik impressed current (ICCP), instrument untuk proteksi korosi, proteksi katodik pada lingkungan air laut, tanah, dan struktur dalam beton  (semen), klasifikasi material, hubungan material dan lingkungan secara spesifik, petunjuk mendesain untuk pencegahan korosi, sifat ketahanan material baja tahan karat dan super duplex SS, ketahanan korosi material teknik yang umum dipakai (baja tuang, baja karbon , baja paduan rendah, nikel, aluminium, tembaga, seng, titanium dan paduan-paduannya, ketahanan korosi material bukan logam (rubber, plastic, composite, ceramic).

3. Korosi Lanjut

Pendahuluan, larutan encer dan air, aspek termodinamik korosi aqueous, kinetika korosi, aplikasi korosi aqueous di lapangan (korosi air laut, korosi bawah tanah, korosi pada lingkungan tanah), aplikasi korosi untuk logam selain besi, korosi atmosferik, reaksi oksidasi temperatur tinggi, termodinamika oksidasi, pertumbuhan lapisan oksida, sifat dan karakteristik oksida, pilling-bedworth ratio, laju reaksi oksidasi, pengaruh tekanan oksigen korosi di lingkungan spesifik, temperatur tinggi karburisasi, dekarburisasi, metal dusting, hot corrosion, pengujian korosi temperatur tinggi, proteksi material pada temperatur tinggi, material tahan temperatur tinggi, coating (aluminizing, chromizing, siliconizing). Studi kasus korosi.

4. Proses Pelapisan dan Inhibisi

Pelapisan (coating): metallic coating, tipe dan klasifikasi metallic coating, mekanisme proteksinya, electroplating dan electroless plating, anodizing, phosphating, chromatting, hot-dip galvanizing, service lie prediction, organic coating (paints), sifat organic coating, klasifikasi dan formulasi paints, mekanisme proteksinya, standard preparasi permukaan, metode aplikasi, cacat pelapisan dan kegagalan painting. Inhibisi; jenis, klasifikasi dan mekanisme inhibisi (inhibitor anodic, katodik, dan campuran), formulasi inhibitor korosi secara umum, aplikasi dan keterbatasan (untuk otomotif, pendingin air, sistem air minum, petrokimia   dan refinery plant) VCI, material tahan karat pembentuk lapisan.